1、 智浪教育普惠英才文庫 第15章 功和機械能 【中考透視】來源: 新課改以來，各地中考中有關功和機械能的考點較多，特別是考查與機械效率、動能、勢能、機械能及其轉化的有關知識，對本章的單獨考查，一是考查應用技能，如功、功率、機械效率的計算二是對探究實驗的考查，如：探究機械效率題型主要以填空題、選擇題來源:中國教育出版網、計算題和實驗題為主，試題難度以中等為主，在每年的中考試題中本章內容約占總分的3%5% 來源:中國教育出版網 【知識網絡圖示】 定義：力與在力的方向上移動的距離的乘積叫做功做功的兩個必要因素 一是作用在物體上的力來源:中.教.網z.z.s.tep功 二是物體在力的方向上通過的距離

2、公式：WFs 單位：焦耳(J)，1 J1 N·m來源:中教網 功的原理：使用任何機械都不省功機械效率 總功有用功十額外功 定義：有用功跟總功的比值來源:中|國教|育出|版網 公式：×100%，機械效率總小于1(越高，說明有用功功和機械能在總功中所占的比例越大) 物理意義：表示做功的快慢來源:中國教育出版網 定義：單位時間內所做的功功率 公式：P 導出式：PFv來源:中教網 單位：瓦特，符號W(1 kW103 W)動能 定義：物體由于運動而具有的能 決定大小的因素：速度(v)、質量(m)來源:z&zs&重力勢能 定義：物體由于被舉高而具有的能機械能 決定大小的

3、因素：質量(m)、高度(h)彈性勢能 定義：物體發生彈性形變而具有的能來源:中*國教*育出*版網 決定大小的因素：物體的材料、彈性形變的大小 動能和勢能的相互轉化 如果只有動能和勢能相互轉化，機械能總和不變，即機械能是守恒的來源:z&zs& 【名師解讀】 一、知識性專題來源:中,國教,育出,版網 專題1 判斷力是否做功 例1 如圖15104所示，婦女推著童車走了幾步，男子用很大的力推汽車，但汽車沒有被推動比一比，誰做的功多？為什么呢？來源: 分析 男子用了較大的力，但車沒有運動，該男子沒有做功婦女用了較小的力，童車運動了，該婦女做了功 答案：婦女做的功多，這是因為男子雖然用很大

4、的力，但車未動，該男子勞而無功，來源:中。教。網z。z。s。tep即做功為零 例2 下列關于物體是否做功的說法中正確的是 ( ) A起重機用吊繩吊著鋼筋水平勻速移動了一段距離，起重機吊繩對鋼筋做了功來源: B被腳踢出的足球在草地上滾動的過程中，腳對球做了功 C小剛從地上撿起足球的過程中，小剛對球做了功 D小麗背著書包站在路邊等車，小麗對書包做了功來源:z,zs, 分析 判斷物體是否做了功，依據做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上移動了距離，二者缺一不可A選項中起重機吊繩對鋼筋的拉力豎直向上，但鋼筋是沿水平方向移動的距離，故錯誤B選項中足球離開腳后，靠慣性向前移動，來源

5、:因此腳對足球沒有做功，故錯誤C選項中小剛從地上撿起籃球的過程中，小剛對球施加了力，球在小剛施加力的方向上移動了距離，因此小剛對籃球做了功，故正確D選項中小麗雖然對書包施加了力的作用，但書包在力的方向上沒有移動距離，故錯誤故正確答案為C來源:中教網 專題2 功、功率、機械效率的綜合計算例3 某同學用所學滑輪知識在家里陽臺上安裝了如圖 15105所示的升降裝置來源:中國教育出版網他用此裝置將重500 N的物體勻速提高10 m，所用拉力為 300 N，則拉力做的功是 J該裝置的機械效率是 來源:中國教育出版網 分析 圖示中有兩段繩吊著動滑輪，根據滑輪組的特點，重物上升h10 m，則拉力F作用的繩子

6、自由端移動的距離應為s2h20 m，由功的計算式可得拉力的功，即總功W總Fs300 N×20 m6000 J，對重物做的功，即有用功W有Gh500 N×10 m5000 J來源:中|教|網z|z|s|tep，所以機械效率W有W總5000 J6000 J833% 答案：6000 833% 【解題策略】 在有關滑輪組機械效率的計算中，關鍵是搞清重物上升的距離與拉力來源:中國教育出版網作用的繩子自由端移動距離的關系 例4 如圖15106所示，建筑工人用一個滑輪組將重為600 N的物體勻速提升2 m所用的時間為40 s，人所用的拉力是 400 N，則 ( )來源:中。國教。育出。版

7、網 A此滑輪組的機械效率為75% B物體上升的過程中機械能總量不變 C拉力所做的總功為2800 J來源:中教網 D此人的功率為40 W 分析 A中75%；B中物體勻速上升的過程中勢能增加，所以機械能總量增加；C中拉力所做的總功W總FsF·2h400 N×2×2 m來源:中國教育出版網1600J；D中P40W故正確答案為AD 例5 工人師傅用起重機在20 s內把質量為103 kg的貨物勻速豎直提高6mg取10 Nkg求：來源:中教網 (1)貨物的重力 (2)貨物上升的速度 (3)起重機的功率來源:z*zs* 分析 根據重力與質量的關系Gmg可求貨物的重力；已知高度和

8、上升時間利用公式vst可求得速度；起重機做的功WGh，功率的計算式為PWt Ght，可求功率 解：(1)貨物重力Gmg103 kg×10 Nkg104 N來源:中§國教§育出§版網 (2)貨物上升的速度v03ms (3)起重機的功率P3×103 W 專題3 動能、勢能、機械能及其轉化來源:中國教育出版網例6 如圖15107所示的四幅圖片是生活和生產中的場景，對其能量變化的描述中，錯誤的是 ( )來源:中.國教.育出.版網 A甲圖中，貨物被舉高后內能增加了 B乙圖中，列車速度增大后動能增加了 C丙圖中，握力計發生形變后彈性勢能增加了來源: D丁圖

9、中，飛機升空后重力勢能增加了 分析 貨物被舉高后勢能增加故正確答案為A 例7 下列情況中，物體的機械能保持不變的是 ( )來源:中教網 A在沒有空氣阻力的情況下物體自由下落 B汽車從斜坡上勻速滑下 C物體在光滑的水平面上受拉力的作用，速度增大來源:中國教育出版網 D利用滑輪組將物體勻速提高 分析 A項中在沒有空氣阻力的情況下，物體自由下落，重力勢能轉化為動能，沒有能量損失，機械能保持不變；B項中汽車從斜坡上勻速滑下，動能不變，但重力勢能減小，來源:z_zs_總的機械能減小；C項中物體的重力勢能為零，且始終保持不變，速度增大，動能增大，總的機械能增大；D項中物體在勻速上升的過程中，動能不變，重力

10、勢能增大，總的機械能增大故正確答案為A來源:z+zs+ 【解題策略】 要判斷機械能是否守恒有兩種辦法： (1)看整個過程，是否只有動能和勢能的相互轉化，若有其他形式的能參與了轉化，例如內能，則機械能不守恒來源:中&國教&育出&版網 (2)根據機械能的大小等于動能的大小和勢能的大小之和，分別判斷動能和勢能的大小變化，再綜合判斷機械能是否守恒 例8 在北京奧運會上，我國蹦床運動實現了零的突破，如圖 15108所示為蹦床來源:運動員何雯娜從蹦床彈向空中表演技巧動作的過程，則此過程中運動員具有的 ( ) A動能增加，勢能減少 B動能增加，勢能增加來源:中教網 C動能減少，勢能減

11、少 D動能減少，勢能增加 分析 在向上彈的過程中，床的彈性勢能轉化為運動員的動能；騰空過程中，動能又來源:中國教育出版網轉化為重力勢能故正確答案為D 專題4 斜面、滑輪組、杠桿的機械效率 例9 芳芳和蘭蘭運用如圖15109所示的實驗裝置測定了滑輪組的機械效率，在來源:中#國教#育出#版網全班交流實驗結果時，老師提出：如果各組所用滑輪和繞繩子的方式不變，改變其他因素，是否會影響它的機械效率呢？大家積極思想，提出了各種猜想，概括起來有如下幾種： 猜想1：可能與勻速提升的速度大小有關來源:中,國教,育出,版網 猜想2：可能與被提升的鉤碼重有關 猜想3：可能與勻速提升的速度大小和被提升的鉤碼重都有關

12、猜想4：可能與鉤碼被提升的高度有關來源: 芳芳和蘭蘭分別根據某個猜想進行了探究，實驗記錄如下表 (1)請幫助蘭蘭完成表中的一項計算 (2)請根據她倆的實驗記錄，分別在表中寫出探究結果來源:中|國教|育出|版網 (3)歸納她倆的實驗探究，你所得到的結論是 表一：芳芳的實驗記錄 物理量控制因素 鉤碼重（N）繩端拉力（N）機械效率較小提升速度104.279.4%較大提升速度104.279.4%探究結果來源:中國教育出版網表二：蘭蘭的實驗記錄 物理量控制因素 鉤碼重（N）繩端拉力（N）機械效率大致相同的提升來源:中*國教*育出*版網速度104.279.4%156.0探究結果 分析 根據公式可計算出蘭蘭

13、的機械效率 83%來源:z&zs&對芳芳記錄的實驗數據進行橫向或縱向的對比分析可以看出，鉤碼的重力不變，且上升速度改變，機械效率不變由蘭蘭記錄的實驗數據可以看出，上升速度不變，鉤碼的重力改變，機械效率改變來源:中,國教,育出,版網 答案：(1)83% (2)芳芳：(機械效率)與勻速提升速度的大小無關蘭蘭：(機械效率)與被提升的鉤碼重力有關(鉤碼重力增大，機械效率提高或變大) (3)實驗裝置不變，機械效率與勻速提升物體的速度大小無關，與被提升物體的重力有關(物體重力越大，機械效率來源:中_國教_育出_版網提高或變大) 例10 隨著社會的發展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得

14、到了很大的改善小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重 600 N的裝修材料運送到6 m高的樓上，來源:中+教+網z+z+s+tep小明利用物理課上學過的滑輪組，設計了如圖15110甲所示的材料搬運方案(其中每個滑輪重30 N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250 N，不計繩重及摩擦) (1)計算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力來源:中教網 (2)小明爸爸觀察了該裝置后，他想：如果將該裝置的滑輪位置顛倒(如圖 15110乙所示)是否會更省力一些？請你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在乙圖繞上繩子并說明小明爸爸的想法是否正確來源:z,zs, (3)求兩種方案的機械效率之比 (4)綜合分析評

15、估兩個方案，你認為：哪個方案更好一些？說明理由 解：(1)F甲(C物G動)(600 N30 N)210 N，來源:中教網 因為210 N250 N，所以沒有超過繩子的最大拉力 (2)如圖15110丙所示， F乙(G物G動)(600 N60 N)165 N，來源: 由此可知小明爸爸的想法是正確的 (3)根據可得： 來源:中教網 (4)由上述計算可知，小明的方案機械效率高，爸爸的方案較省力，但小明的方案比較安全，綜合以上三個因素分析，小明的方案好 例11 利用圖15111所示的杠桿將重為3 N的物體緩慢勻速提高10 cm，手的拉力 來源:中+國教+育出+版網F為2 N，手移動的距離s為30 cm則

16、杠桿的機械效率為 ( ) A22% B33% C50% D67%來源:z|zs| 分析 扛桿提升重物時，對重物做的功為有用功，即W有用Gh3 N×01 m03 J，拉力做的功為總功，即W總Fs2 N×03 m06 J，因此杠桿的機械效率W有用W總03 J06 J50%故正確答案為C來源:z*zs* 例12 如圖15112所示，工人利用動滑輪在10 s內將重為100 N的重物(包括桶)沿豎直方向勻速向上提升了5 m若該動滑輪重10 N，忽略繩與滑輪之間的摩擦，不計空氣阻力，則下列說法正確的是 ( )來源:中教網 A提升過程中，繩的拉力F做了500 J的功 B提升過程中，繩的拉

17、力F做了550 J的功 C提升過程中，繩的拉力F做功的功率是50 W來源: D該滑輪裝置的機械效率是100% 分析 忽略繩與滑輪之間的摩擦，則拉力F(G物G動)×(100 N10 N)55 N；當重物上升5 m時，繩子自由端向上提升的高度s2h2×5 m10 m；在提升過程中，來源:中國教育出版網繩的拉力F所做的功W總Fs55 N×10 m550 J；拉力F做功的功率P55W；在提升重物的過程中，所做的有用功W有用G物h100 N×5 m500 J，則該滑輪裝置的機械效率909%故正確答案為B來源:中.國教.育出.版網 二、思想方法專題 專題5 控制變量

18、法 【專題解讀】在研究物理問題時，某一物理量往往受幾個不同物理量的影響為了來源:中#教#網z#z#s#tep確定各個不同物理量之間的關系，就需要控制某些物理量使其固定不變，改變某一個物理量，看所研究的物理量與該物理量之間的關系本章中研究物體的動能與質量和速度的關系、研究物體的重力勢能與質量和高度的關系時都應用了控制變量法，在很多探究性實驗中也來源:中國教育出版網經常用到此法例13 物理興趣小組的同學為了研究物體動能的大小和哪些因素有關做了如下的探究實驗：如圖15113所示，讓鋼球從斜面上由靜止滾下，打到一個木塊上，推動木塊做功來源:中。國教。育出。版網 (1)讓同一鋼球從不同高度沿斜面自由滾下

19、，看哪次木塊被推得遠，這是控制 來源:z_zs_不變，改變 ，目的是為了探究動能與 的關系 (2)換用質量不同的鋼球，讓它們從同一高度沿斜面自由滾下，看哪個鋼球把木塊推得遠，這是控制 不變，改變 ，目的是為了探究動能與 的關系來源:中教網 (3)通過該實驗，你得出的結論是： 分析 知道控制變量法的含義，明確被控制的物理量是什么、研究的是哪個物理量和哪個物理量的關系來源:z+zs+ 答案：(1)質量 速度 速度 (2)速度 質量 質量 (3)物體的質量越大、速度越大，動能就越大 專題6 思維轉換法來源:中&國教&育出&版網 【專題解讀】所謂思維轉換法，是指把所需解決的問題

20、轉換為另一個較容易解決的問題或已經解決的問題，即化難為易、化繁為簡、化未知為已知 例14 某同學沿豎直方向勻速吊起一重物，在這一過程中物體的 ( )來源:z+zs+ A動能不變，重力勢能增加，機械能增加 B動能減小，重力勢能減小，機械能減小 C動能減小，重力勢能增加，機械能不變來源:中#國教#育出#版網 D動能增加，重力勢能增加，機械能增加分析 由于沿豎直方向勻速吊起重物，質量、速度不變，所以動能不變；高度增加，所以重力勢能增加；機械能等于動能和勢能之和，所以機械能增加故正確答案為A來源:中國教育出版網【沙場點兵】 一、選擇題 1以下現象與相應物理知識的說法，錯誤的是 ( )來源:z+zs+

21、A地震時，石頭會往山下滑落是因為石頭受重力作用 B山上滾下的石頭把汽車壓扁，說明力可以改變物體的形狀 C在質量相同的情況下，運動越快的石頭越難停下來，說明速度大慣性大來源:中國教育出版網 D貝貝想搬動大石頭，但搬不動，則貝貝對大石頭沒有做功 2美國科羅拉多峽谷建有觀景臺觀景臺搭建在大峽谷的西側谷壁上，呈U字形，離谷底1200 m高，取名為“人行天橋”，如圖15114所示如果在建造過程中有一塊來源:質量為01 kg的石子從觀景臺掉落谷底，則下落過程中，石子的重力做的功為 ( ) A12 J B1200 J來源:z§zs§ C12×105 J C12×106

22、 J 3粗糙水平面上有一個重為100 N的物體，用10 N的水平推力使其以3 m/s的速度來源:沿力的方向勻速運動，則此過程中 ( ) A重力做了3000 J的功 B推力的功率為30 W C推力做了1000 J的功 D摩擦力為100 N來源:z&zs& 4小文同學采用如圖15115所示的兩種不同的方式將同一貨物搬運到同一輛汽車上，其中說法正確的是 ( ) A甲種方法克服重力做功多來源:中國教育出版網 B乙種方法更省力 C兩種方法機械效率相等D兩種情況下，貨物機械能都增加來源: 5A，B兩車的質量相等，它們在行駛過程中的路程與時間關系的圖像如圖15116所示，則下列說法正確的是

23、( )來源:中國教育出版網 A在行駛過程中，兩車的動能始終相等 B在行駛過程中，A，B兩車都受到平衡力的作用 C若它們在同一平直公路上向東行駛，以B車為參照物，則A車向西行駛來源:z,zs, D若兩車行駛過程中受到的阻力相等，則A，B兩車的功率之比為13 6如圖15 117所示，某同學用力將鐵塊勻速拉起的過程中，說法正確的是 ( ) A用力拉鐵塊，人體內的化學能轉化為機械能來源:z_zs_ B該裝置不能省力，沒有實用價值 C使用該裝置可以省功 D該同學拉繩的方向不同，拉力大小也不同來源:中教網 7炮彈從引爆到射出炮口的過程中，下列說法正確的是 ( ) A彈頭的動能增加，內能不變，機械能增加 B

24、彈頭的動能增加，內能增加，機械能增加來源: C彈頭的動能減小，內能增加，機械能不變 D彈頭的動能減小，內能不變，機械能減小 8一個重30 N的木箱放在水平地面上，在15 N水平拉力的作用下前進了5 m，則來源:中教網拉力和重力對木箱所做的功分別為 ( ) A75 J，150 J B0，150 J C75 J，0 D150 J，75 J來源:z+zs+ 9用一個定滑輪和一個動滑輪組成的滑輪組提升重物，已知物重G90 N，作用在繩子自由端向上的拉力F40 N，則這個滑輪組的機械效率為 ( ) A1125% B89%來源:中|教|網z|z|s|tep C75% D56% 10下列關于功率的說法，正確

25、的是 ( ) A功率大的機械做功一定多 B功率小的機械做功一定慢來源:z*zs* C做功較多的機械，功率較大 D做功時間較長的機械，功率較小 11初二(3)班的小明同學因擔心上課遲到，一口氣從一樓跑到三樓，用時10 s，則他上樓過程中克服自身重力做功的功率最接近于 ( )來源:中教網 A30 W B300 W C3 W D3000 W 12如圖15118所示，用250 N的拉力把質量為50 kg的物體提高了08 m，拉力來源:中教網的作用點移動了24 m，拉力所做的功和滑輪組的機械效率分別是 ( ) A600 J，667% B600J，50% C400 J，667% D400 J，50%來源:

26、中|教|網z|z|s|tep 二、填空題 13在水平地面上，張華同學用了50 N的力推著重為100 N的箱子前進了10 m，則張華同學對箱子做功 J，重力對箱子做功 J來源:中國教育出版網14如圖15119所示，此滑輪組將重900 N的物體勻速提高2 m，作用在繩子上的拉力是400 N，則有用功是 J，拉力做的功是 J，額外功是 J，滑輪組的機械效率是 來源:中國教育出版網 15一木塊在大小為10牛的水平拉力作用下，10秒鐘內沿水平地面前進5米，則拉力做的功為 焦，功率為 瓦；若木塊重30牛，在此過程中重力對木塊做的來源:中教網功為 焦 16某商場二樓到三樓的自動扶梯高度是4 m，扶梯長是6

27、m孫琪同學體重為 500 N，自動扶梯把孫琪同學從二樓運送到三樓的過程中對她做功 J如果要測算來源:中教網自動扶梯對她做功的功率，還應該測量的物理量是 17如圖15120所示，探月衛星“嫦娥一號”于2007年10月發射成功，目前正在繞月運動，若以地球為參照物，該衛星是 (填“靜止”或“運動”)的衛星在太空來源:中_教_網z_z_s_tep中勻速飛向月球的過程中，其動能 (填“減小”“不變”或“增加”) 18如圖15121所示，重物G在大小為2 N的拉力F的作用下，以02 ms的速度勻速向上運動，在5 s內，拉力F做的功為 ，功率為 來源:z。zs。 三、簡答題19奧運會吉祥物“福娃”活潑可愛，

28、如圖15122所示是福娃在三個比賽項目中的運動形象，請分析：來源:中教網 (1)用力踢足球，足球會飛出去，說明了什么？ (2)投籃時，籃球脫手后在空中下降的過程中，福娃對籃球做功了嗎？來源: (3)用槳向后劃水，皮劃艇會前進，這是由于什么原因？ 四、實驗探究題 20某實驗小組在“測滑輪組機械效率”的實驗中得到的數據如下表所示，實驗裝置來源:中+教+網z+z+s+tep如圖15123所示物理量123鉤碼重G(N)446鉤碼上升高度h(m)0.10.10.1繩端拉力F(N)1.81.42.4繩端移動距離s(m)0.30.50.3機械效率74% (1)通過表中數據可分析出實驗1是用 (填“甲”或“乙

29、”)圖做的實驗實驗2是用 (填“甲”或“乙”)圖做的實驗來源:中.教.網z.z.s.tep (2)請在表中空白處填上恰當的數據(百分號前保留整數) (3)通過實驗1和實驗2的數據分析可得出結論：使用不同的滑輪，提升相同的重物時，動滑輪的個數越多，滑輪組的機械效率 來源: (4)比較實驗1和實驗3可得出結論：使用同一滑輪組， ，可以提高滑輪組的機械效率 21小明總結兩年來所做的探究實驗發現： (1)當要研究的物理量不易直接測量時，都需要想辦法把它們的大小間接顯示出來 例如：圖15124甲實驗是讓木塊在木板上做 運動，通過彈簧測力計的示數間接顯示摩擦力的大小乙實驗中動能的大小是通過 間接反映出來的

30、 (2)當要研究的物理量與多個因素有關時，都要采取一定措施，控制變量例如：要研究摩擦力與壓力，就要多次改變壓力，同時控制接觸面的粗糙程度不變，做實驗時我們改變壓力的具體辦法是 要研究動能跟質量的關系，若改變質量，同時控制速度不變，具體辦法是：換用 并讓它們從 由靜止滑下 五、計算題 22如圖15125所示是搬運工人用滑輪組從倉庫中把貨物沿水平軌道拉出的示意圖已知貨物的質量為600 kg，所受軌道的摩擦力為其重力的01倍，滑輪組的機械效率為75%，若工人以05 ms的速度勻速前行，經100 s將貨物拉出倉庫，g取10 Nkg，求在此過程中： (1)人做的有用功為多大？ (2)人的拉力為多大？(3

31、)人用拉力的功率為多大？ 23如圖15126所示，斜面長為15 m，高為05 m，如果用10 N的力拉一重力為 24 N的物體從斜面的底端至斜面的頂端，則此斜面的機械效率為多大？參考答案1C提示：物體的慣性只與物體的質量有關，運動快的石頭很難停下來，是因為它的動能大 2B提示：石子的重力做的功WGhmgh01 kg×10 Nkg×1200 m1200 J 3B提示：物體沒有在重力方向上運動，重力做功為0物體在 10 N的水平推力作用下做勻速直線運動，摩擦力大小等于推力，等于10 N，推力的功率PFv10 N×3 ms30 W 4D提示：根據功的原理可知，使用任何機

32、械都不省功，甲、乙兩種方式均是克服貨物的重力將其移到相同的高度處，故克服貨物重力做的功相等，A項錯乙中直接用手來舉高貨物，所用的力至少等于貨物的重力，而利用斜面可以省力，故B項錯在甲中需要克服貨物與斜面的摩擦而做額外功，即不省功，但可以省力，故甲的機械效率低，正確的答案為D項 5B提示：從圖像可知，兩車的路程與時間均成正比，即svt，兩車均做勻速直線運動，是一種平衡狀態，在行駛相等的時間內，A車行駛的路程大于B車行駛的路程，即A的速度大于B的速度，因此可判斷A，C兩項錯；根據PFv可判斷，在F相等時，其功率之比為 31，D項錯 6A 7B提示：炮彈從引爆到射出的過程中，火藥燃燒的內能轉化為子彈的動能和內能 8C提示：W拉F·s15 N×5 m75 J，W重G·h30 N×0 m0 9C提示：75% 10B提示：功率是表示做功快慢的